Устройство ускоренного прогрева объемного гидропривода строительных машин
Владельцы патента RU 2600657:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) (RU)
Изобретение относится к машиностроению, а именно к гидроприводу подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования и другой специальной техники, гидропривод которой эксплуатируется в условиях отрицательных температур. Устройство предпускового подогрева гидравлического привода машины содержит гидробак и контур циркуляции газового теплоносителя, связанный с выпускным трубопроводом двигателя внутреннего сгорания посредством трехходового крана, при этом устройство снабжено электромагнитами, установленными на стенках гидробака и металлическими гранулами, находящимися в рабочей жидкости, на впускном и сливном патрубках установлены сетчатые фильтры. Изобретение обеспечивает сокращение времени тепловой подготовки гидропривода, снижение затрат на разогрев рабочей жидкости, увеличение ресурса элементов гидросистемы. 1 ил.
Изобретение относится к машиностроению, а именно к гидроприводу подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования и другой специальной техники, гидропривод которой эксплуатируется в условиях отрицательных температур и вдали от стационарных баз.
Известна система предпусковой тепловой подготовки ДВС и гидропривода СДМ [Патент РФ №2258153, МПК F02N 17/06, опубл. 2005], состоящая из контура тепловой подготовки двигателя и контура тепловой подготовки гидропривода. Контур тепловой подготовки гидропривода включает в себя гидробак с теплообменником для разогрева масла, тепловой аккумулятор, насос гидрораспределитель, гидроцилиндр, причем штоковая и бесштоковая полости гидроцилиндра соединены дополнительной гидролинией с вентилем. Указанная особенность позволяет повысить скорость тепловой подготовки как двигателя машины, так и гидропривода после длительной стоянки в условиях низких температур окружающего воздуха. Технический результат реализуется путем прямого перетекания разогретой в гидробаке рабочей жидкости (от теплообменника и теплового аккумулятора) по дополнительной гидролинии, соединяющей штоковую и бесштоковую полости гидроцилиндра. Открытый вентиль дополнительной гидролинии позволяет разогретому маслу свободно перетекать по полостям гидроцилиндра, что сокращает время на разогрев элементов гидропривода.
Недостатком указанной конструкции является необходимость прогрева всего объема рабочей жидкости в гидробаке, также наличие дополнительной, вынесенной на поверхность гидроцилиндра гидролинии с вентилем, что является как дополнительным гидравлическим сопротивлением, так и потребителем (рассеивателем) тепла разогретого масла.
Известна система предпускового подогрева гидравлического привода СДМ [Патент РФ №2432434, МПК E02F 9/22, опубл. 2011], состоящая из контура циркуляции газового теплоносителя. Контур циркуляции газового теплоносителя включает в себя теплоизолированную камеру и гибкий теплоизолированный металлорукав, связанный с входным патрубком теплоизолированной камеры, установленной на период прогрева верхней металлической поверхностью без теплоизоляции, посредством специальных направляющих, снаружи на поверхности днища гидробака в области всасывающего патрубка гидронасоса, также в гидробаке установлен дополнительный вентиль, изолирующий на период зимнего пуска гидронасоса гидробак от атмосферы и ввернутый в резьбовое отверстие верхней его крышки, в наджидкостную полость гидробака от ресивера подведено расчетное избыточное давление воздуха. Указанная особенность позволяет значительно упростить конструкцию и работу, как следствие - повысить надежность, снизить расходы на изготовление и эксплуатацию, а также расширить диапазон использования применительно к гидросистемам разномарочных машин, в том числе используя названное устройство для подогрева масла в картерах двигателя внутреннего сгорания и трансмиссии машин (в коробках передач, ведущих мостах, бортовых редукторах и т.д.) при низких температурах воздуха. Технический результат реализуется путем протекания отработавших газов от теплового двигателя через двухходовой кран во впускной гибкий теплоизолированный металлорукав, соединенный с входным патрубком предварительно установленной по направляющим под днищем гидробака теплоизолированной камеры. Тепло передается от верхней металлической поверхности (без теплоизоляции) теплоизолированной камеры через днище гидробака нижним слоям рабочей жидкости, затем в результате конвекции поднимается к верхним слоям рабочей жидкости. Отработавшие газы, проходя через теплоизолированную камеру, отводятся по выпускному металлорукаву в атмосферу. По мере прогрева рабочей жидкости в районе впускного патрубка гидронасоса, оцениваемого по показанию термометра, в наджидкостную полость изолированного от атмосферы на период пуска гидронасоса гидробака посредством дополнительного вентиля от ресивера подается расчетное избыточное давление воздуха, величина которого регулируется вентилями.
Недостатком указанной конструкции является низкая скорость прогрева рабочей жидкости в гидробаке.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение скорости и уменьшение энергозатрат на разогрев гидропривода машин, работающих в полевых условиях при низких отрицательных температурах путем добавления металлических гранул в рабочую жидкость прогреваемого гидробака.
Технический результат предлагаемой конструкции гидробака заключается в сокращении времени тепловой подготовки гидропривода строительно-дорожных машин и снижении энерго- и ресурсозатрат на разогрев рабочей жидкости, увеличение ресурса элементов гидросистемы.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве предпускового подогрева гидравлического привода машины, содержащем гидробак и контур циркуляции газового теплоносителя, связанный с выпускным трубопроводом ДВС посредством трехходового крана, особенностью является то, что устройство снабжено электромагнитами, установленными на стенках гидробака, и металлическими гранулами, находящимися в рабочей жидкости, на впускном и сливном патрубках установлены сетчатые фильтры.
Сокращение времени на тепловую подготовку гидросистемы достигается за счет увеличения коэффициента теплопроводности (передачи тепловой энергии) при нахождении металлических гранул в объеме рабочей жидкости. Снижение энерго- и ресурсозатрат на разогрев рабочей жидкости достигается за счет того, что металлические гранулы, находящиеся во внутреннем объеме гидробака, обладают большим коэффициентом теплопередачи (передачи тепловой энергии от металлических гранул к рабочей жидкости), что способствует более эффективному и быстрому прогреву рабочей жидкости. Увеличение ресурса элементов гидросистемы достигается за счет того, что на них снижается нагрузка, от вязкой, холодной рабочей жидкости, так как перед тем как пустить рабочую жидкость по элементам гидросистемы, она прогревается в гидробаке.
На фигуре представлена гидравлическая схема гидробака в системе гидропривода.
Система прогрева гидропривода содержит гидробак 6, который оснащен теплообменником 8, электромагнитами 4 (которые установлены на стенках гидробака 6) и металлическими гранулами 5. В теплообменнике 8 имеются отверстия для входа и выхода выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания 1, которые соединены с выхлопной системой 2. Теплообменник 8 сообщен с выпускным трубопроводом 2 ДВС 1 посредством трехходового крана управления 3. На впускном 7 и сливном 9 патрубках установлены сетчатые фильтры 10.
Устройство для предпускового подогрева гидравлического привода машины работает следующим образом. После запуска ДВС 1 поток выхлопных газов направляется трехходовым краном 3 в теплообменник 8 гидробака 6. Вместе с этим включаются электромагниты 4, притягивая металлические гранулы 5. Позже электромагниты 4 начинают работать в импульсном режиме (попеременно включаясь и выключаясь с определенной частотой), таким образом металлические гранулы 5 будут поддерживаться в подвешенном состоянии в рабочей жидкости. После нагрева рабочей жидкости от теплообменника 8 электромагниты 4 начинают работать в постоянном режиме, притягивая металлические гранулы 5. Трехходовой кран 3 перекрывает доступ выхлопным газам в теплообменник 8 и направляет их по выпускному трубопроводу 2. Гидропривод начинает работать в обычном режиме.
Устройство предпускового подогрева гидравлического привода машины, содержащее гидробак и контур циркуляции газового теплоносителя, связанный с выпускным трубопроводом ДВС посредством трехходового крана, отличающееся тем, что устройство снабжено электромагнитами, установленными на стенках гидробака, и металлическими гранулами, находящимися в рабочей жидкости, на впускном и сливном патрубках установлены сетчатые фильтры.
